南京河西地区某深基坑工程设计与监测分析

孙 茜

1 工程概况

某工程位于南京河西地区集庆门大街，北侧临近集庆西路，西侧临近经四西路，南侧及东侧南段与已建C区、F区接壤。A区由10幢高层住宅(16层～27层)和一个整体地下车库组成。该工程±0.00 m相当于绝对标高+7.90 m，场地自然地面相对标高－1.0 m，地下车库实际挖深5.3 m，主楼基坑实际挖深6.6 m，局部挖深8.6 m。基坑开挖面积约24000 m2，周长约640 m。

2 水文、工程地质条件

2.1 工程地质条件

场地地貌属长江漫滩，基坑开挖影响深度内土层分布如下:①-1杂填土:褐灰～灰色，松散状态，主要由碎砖瓦、建筑垃圾组成，粉质粘土充填;层厚0.6 m～3.8 m。①-2素填土:褐灰～灰黄色，软～可塑，土质不均，夹植物根，主要由粉质粘土夹少量碎砖填积;埋深0.8 m ～2.7 m，层厚0.5 m ～1.7 m。②-1粉质粘土 ～ 粘土:灰黄色，软～可塑，有光泽，韧性高，干强度高，无摇振反应，含少量植物根系;大部分缺失，埋深 0.5 m ～3.5 m，层厚0.4 m ～2.0 m。②-2淤泥质粉质粘土～粉质粘土:灰色，流塑，稍有光泽，韧性中等，局部稍有摇振反应，干强度中等，含腐殖物，层理发育，局部夹少量粉土;埋深 1.2 m ～ 3.9 m，层厚 9.0 m ～13.0 m。②-2a粉细砂:灰色，稍密～中密，摇振反应迅速，干强度低，层理发育，夹有薄层粉质粘土、粉土;埋深10.7 m ～15.5 m，层厚2.5 m ～8.0 m。

2.2 水文条件

场地地下水类型分为表层潜水和下部弱承压水，潜水主要赋存于填土及新近沉积土层中，水量小，透水性及给水性相对较弱。弱承压水主要赋存于砂性土层中，水量较丰富，透水性较好。野外勘探期间所量测的地下水位，在地面下0.3 m～1.6 m，地下水补给来源主要为大气降水，水位受季节性变化影响，年变化幅度在0.5 m ～1.0 m。

3 基坑周边环境

基坑北侧地下室外边线距离集庆西路约16 m，路崖有电线杆。西侧地下室外边线距围墙8.0 m～10.0 m，围墙外为经四西路，西北角距电线仅9 m左右。南侧及东侧南段与已建C区、F区接壤。已建C区和F区建筑物为管桩基础，设有一层地下室。

4 支护结构方案选型

该工程位于南京河西地区，场地上部分布土层主要为淤泥质粉质粘土，土质差［1］，是基坑安全事故高发区域，支护方案必须安全可靠，但同时要尽可能减少工程造价。本工程地下车库实际挖深5.3 m，按常规采用深搅桩重力式挡墙支护，但主楼基坑实际挖深6.6 m，局部挖深达8.6 m，按常规需采用灌注桩或SMW工法加一层内支撑方案［2］。如果这样设计，基坑的安全是有保证的，但造价高，工期长。由于基坑到马路有一定距离，可充分利用场地条件，卸土减压。如果水泥土抗拉强度不够，在外排深搅桩中插钢管分配弯矩。

4.1 支护结构选型

根据“安全可靠、经济合理、施工方便”的设计原则，通过分析和计算，本设计支护形式如下:1)基坑南侧及东侧南段与已建C区、F区地下车库接壤部位采用放坡开挖;2)对于靠近马路挖深5.3 m范围，采用格栅式深搅桩挡墙支护形式，桩顶2.5 m以上采用1∶1放坡。对深搅桩前后排插毛竹(构造);3)对于挖深6.6 m范围，采用格栅式深搅桩挡墙支护形式，桩顶卸土2.5 m，卸土平台宽4.0 m;对深搅桩前后排插φ48×3.5小钢管(构造)，如图1所示;4)对于挖深8.6 m范围，采用格栅式深搅桩挡墙支护形式，桩顶卸土2.5 m，卸土平台宽8.0 m，由于深搅桩抗拉强度不满足，外排深搅桩中插φ108×4钢管(参与计算)。

4.2 深搅桩中插钢管计算模型

由于钢管插在深搅桩中，深搅桩凝固后，钢管与深搅桩之间产生很大的握裹力，使得钢管与深搅桩共同作用，类似于钢筋与混凝土的作用关系，所以深搅桩中插钢管的内力计算，可采用刚度分配法计算，分别验算水泥土和钢管的强度。对于深搅桩重力式挡墙的外部验算(抗倾覆、抗滑移及抗隆起)，不考虑钢管作用，按常规计算。

4.3 地下水的处理

场地下部存在微承压水层，对于挖深5.3 m和6.6 m范围抗突涌验算满足规范要求，不需要降水减压;局部挖深8.6 m，抗突涌验算不满足规范要求，采取管井降水减压。

5 监测结果及分析

根据基坑开挖的深度、面积、所处的周边环境条件等因素，基坑开挖监测项目设置四项:

1)桩顶圈梁(压顶梁)的水平位移监测:沿压顶圈梁顶面每隔20.0 m左右布设1个水平位移监测点，共布设25个监测点。基坑水平位移基本向坑内方向发展，开挖第1层土(2月8日)，挖土对连续墙侧移影响很小，变化曲线接近于直线。开挖第2，3层土时墙顶水平位移增量较大，开挖坑底至地下室施工期间，曲线变形增量较小，变形渐趋稳定，见图2。从变形量大小来看，基坑中部的水平位移发展最快，而两侧的水平位移量较小，这符合基坑的“长边效应”理论［3］。

2)基坑周边道路的沉降监测:沿基坑周边道路每隔15.0 m左右布设1个道路沉降变形观测点，累计布设24个观测点。影响地表沉降的因素主要有:a.地下水位的下降引起土的固结沉降;b.支护墙体的位移引起周围地表的凹陷［4］。由于在监测过程中地下水位变化不大，故地表沉降主要是由支护墙体的位移引起的。随着开挖深度的增加，地表下沉量增大，开挖第3层土至浇筑垫层前地表下沉速率较大，在完成底板浇筑后，沉降减小并逐渐趋于稳定。地面最大沉降值为－8.1mm，见图3。每开挖一层，坑后地表都有一定量沉降的增加，每层形成的沉降分布曲线形状相似。

3)支护结构外侧土体的深层水平位移监测(测斜):在基坑支护桩外侧土体中共布设10个深层位移监测孔，各测斜管深度预计平均管长为11.0 m。开挖阶段，墙体变形最大、最危险的地方不在桩顶而出现在基坑中部到2/3基坑深度处(约基坑面下3.5 m位置)。从开挖至浇筑底板期间墙体上部位移增量较大，深层水平位移监测孔最大累计位移量发生在 CX4管口下3.5 m，其值为27.3mm，见图4，满足变形控制标准。

4)基坑周边建筑物的沉降监测:在基坑南侧C区已建房屋上分别布设沉降变形观测点。道路沉降监测点R14累计沉降量最大，其值为9.1mm，未超过报警值，说明基坑的开挖对周边房屋的影响较小。

从监测结果看，各项监测结果均未超过报警值，深搅桩未出现开裂现象，周围房屋、道路变形很小，在设计控制范围内。

6 结语

1)对于基坑挖深大于6.0 m的软土地区，一般采用灌注桩或SMW工法加一层内支撑支护形式。本设计充分利用场地条件，通过卸土减压和深搅桩中插钢管，使得深搅桩重力式挡墙支护形式在本工程中成功应用，节省了造价，缩短了工期，保证了基坑顺利开挖和周围道路、房屋的安全，取得了很好的社会与经济效益。

2)基坑深层土体开挖会引起较大的墙体侧移和地表沉降，且这部分土体变形不可完全恢复。应尽量加大墙体嵌固深度，施工中应尽量减少深层土体开挖后的暴露时间。基坑开挖到底后，及时浇筑垫层和混凝土底板，降低基坑开挖卸荷引起的土体侧移和地表沉降。

3)在施工时要处理好各工序的穿插、衔接与组织，周密合理的组织施工可以有效减少基坑工程事故发生的可能性，尤其是基坑开挖到底至浇筑底板这段时间更应引起重视，合理安排好分块施工的顺序。

4)信息化施工是基坑工程取得成功的保障。本工程对关键部位(道路，附近建筑物)进行全面监测，保证了基坑的稳定及周边环境的安全。

［1］ 黄广龙，张 枫，卫 敏，等.某软土深基坑险情分析与处理［J］.岩土力学，2009，30(6):1735-1739.

［2］ 陈忠汉，程丽萍.深基坑工程［M］.北京:机械工业出版社，2002.

［3］ 刘国彬，王卫东.基坑工程手册［M］.第2版.北京:中国建筑工业出版社，2009.

［4］ 李 琳，杨 敏，熊巨华.软土地区深基坑变形特性分析［J］.土木工程学报，2007，21(4):136-173.